分光计的调整及光栅常数测定

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2.分光计的调节 2.分光计的调节
测量前应调节分光计，达到： 测量前应调节分光计，达到： 望远镜聚焦到无穷远，望远镜的光轴对准仪器的 望远镜聚焦到无穷远， 中心转轴并与中心转轴垂直。 中心转轴并与中心转轴垂直。 平行光管出射平行光， 平行光管出射平行光，且光轴与望远镜的光轴共 轴。 待测光学元件的表面与中心转轴平行。 待测光学元件的表面与中心转轴平行。
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1) 目视粗调
调节望远镜俯仰调节螺钉 望远镜俯仰 ⑤ 调节望远镜俯仰调节螺钉 平行光管俯仰调节螺钉 平行光管俯仰调节螺钉 俯仰
②
平行光管水平调节螺钉
松开 游标盘锁紧螺钉 ③ 锁紧 载物台升降锁紧螺钉 移动底座 移动底座
望远镜支架 调节 望远镜水平调节螺钉
载物盘水平调节螺钉 载物盘水平调节螺钉 水平
衍射光谱级次 左侧衍射光方 位角 θ
左
-1
1
-2
2
右侧衍射光方 位角 θ右
2θk＝θ左－θ右
2θ k
θk
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3、测角色散率 分别测出双黄线λ 分别测出双黄线λ2， λ3的衍射角 θ 2 ,θ3 ，计算出 它们的波长， 它们的波长，则 θ −θ
D=
λ3 − λ2
3
2
数据记录表格：（衍射光谱级次k=2） 数据记录表格：（衍射光谱级次 ：（衍射光谱级次 ）
•若将平行光垂直照射在光栅上，光栅衍射明 若将平行光垂直照射在光栅上， 纹的条件是衍射角φ必须满足光栅方程
(a +b)sinφk = kλ
k = 0, ±1, ±2,LL
式中 狭缝数目， 为入射光波长， 为谱线级数， 狭缝数目，λ为入射光波长，k为谱线级数，φk 级谱线对应的衍射角。若已知λ 为k级谱线对应的衍射角。若已知λ ，并测出衍 射角φ 即可求得光栅常数d=a+b。 射角φk，即可求得光栅常数d=a+b。 •本实验汞光灯发出六种不同波长的可见光，每一 本实验汞光灯发出六种不同波长的可见光， 级谱线都因对应的衍射角不同而相互分开。 级谱线都因对应的衍射角不同而相互分开。其中 有紫、 四条强线，另一紫是中强线， 有紫、绿、黄1、黄2四条强线，另一紫是中强线， 兰是弱线。 兰是弱线。 大连民族学院大学物理实验教学中心
①
松开望远镜锁紧螺钉 ④ 松开望远镜锁紧螺钉
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载物盘水平、 载物盘水平、望远镜俯仰调节的特例
平面镜两侧面的反射像同时位于 平面镜两侧面的反射像同时位于
d
或
d
时，只需调节载物 盘的水平调节螺钉
平面镜两侧面的反射像分别位于 平面镜两侧面的反射像分别位于
d d
和
时，只需调节望远 镜的俯仰调节螺钉
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波长 左侧衍射光方位 角 θ左 右侧衍射光方位 角 θ右
λ2
（2级）
λ2 （-2级）
λ3 （2级）
λ3 （-2级）
2θk＝θ左－θ右
2θ k
θk
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数据处理
按照书上的要求处理实验数据。 按照书上的要求处理实验数据。
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思考题
•分光计游标盘上为什么要设置两个游标？ 分光计游标盘上为什么要设置两个游标？ •如果平台上平面镜已平行于分光计中心轴 而望远镜光轴没有与分光计中心轴垂直， 而望远镜光轴没有与分光计中心轴垂直，则 平面镜转过180 以后， 180° 平面镜转过180°以后，十字窗的反射像与 叉丝十字线的偏离有什么规律？ 叉丝十字线的偏离有什么规律？
实验25 实验25
用分光计测光栅常数
实验仪器 实验内容 思考问题
Experiment of grating parameter using spectrometer
实验目的 实验原理 数据处理
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实验目的
掌握分光计的测量原理及调节方法。 掌握分光计的测量原理及调节方法。 学会使用分光计和光栅测定光栅常数、 学会使用分光计和光栅测定光栅常数、 波长及角色散率。 波长及角色散率。
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实验仪器
分光计、双反平面镜、 分光计、双反平面镜、平面透射光栅和 汞灯。 汞灯。 汞光灯也叫水银灯， 汞光灯也叫水银灯，它是充入稀薄汞蒸 汽而制成的放电管， 汽而制成的放电管，能发出若干种不同 波长的可见光。 波长的可见光。
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1.分光计的结构 1.分光计的结构
1 a a+b N 称为光栅常数， 称为光栅常数， + b = N ， 为每毫米上
实验内容
1、调节分光计 、 2、用透射光栅测光栅常数： 、用透射光栅测光栅常数： ，2 测波长λ 测波长λ＝546.1nm的绿色谱线的 ±1 ± 级之间的夹角 2θ1， ，求出 2θ 2
平均值，代入公式（1）求出d。 平均值，代入公式（
d
调节载物盘水平调节螺钉 调节载物盘水平调节螺钉 d/2 调节望远镜俯仰调节螺钉 调节望远镜俯仰调节螺钉
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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4) 调节平行光管
平行光管由狭缝和准直透镜组成。 平行光管由狭缝和准直透镜组成。
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狭缝
锁紧螺钉
俯仰调节螺钉
①
②
③
松开狭缝锁紧螺钉 转动狭缝 转动狭缝 松开狭缝锁紧螺钉 转动狭缝 转动狭缝 前后移动狭缝 调节平行光管俯仰调节螺钉 锁住狭缝锁紧螺 前后移动狭缝 调节平行光管俯仰调节螺钉 锁住狭缝锁紧螺 钉
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3.分光计的测量原理 3.分光计的测量原理
平行光管 平行光管
α1 β1 望远镜
α2 β2
δ
望远镜
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读数方法
游标窗口
游标盘 主刻度盘
233º13΄
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实验原理
二级谱 复色光 屏 一级光谱
φ f
0 x
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俯视
侧视
转动载物台或望远镜 调节望远镜俯仰或载物盘水平调节螺钉
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3) 调节望远镜光轴与中心转轴垂直
A
①放置平面镜
B
C
②拨动 游标盘 ③调节载物盘水平调节螺钉或望远镜俯仰调节螺钉 调节载物盘水平调节螺钉或 载物盘水平调节螺钉
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载物盘水平、 载物盘水平、望远镜俯仰的各半调节
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2) 用自准直法将望远镜调焦到无穷远
⑵
⑶ ⑴
反射像 叉丝像 透光窗 伸缩目镜筒
分划板视场
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旋转目镜调节鼓轮
观察不到反射像的原因
目镜中观察到的叉丝和透光窗中绿色十字的像模 。（转动目镜调节鼓轮 转动目镜调节鼓轮） 糊。（转动目镜调节鼓轮） 望远镜没有聚焦于无穷远。（ 。（松开目镜筒锁紧螺 望远镜没有聚焦于无穷远。（松开目镜筒锁紧螺 钉，前后移动目镜筒 ） 平面反射镜的镜面与望远镜的光轴不垂直。 平面反射镜的镜面与望远镜的光轴不垂直。